(57)【要約】【課題】  発光素子の発光特性を低下させることなく、前記発光素子から発せられる熱を効率よく外部に放熱することができる構造の基板を備えた発光ダイオードを提供することである。【解決手段】  アノード電極２５ａ，カソード電極２５ｂが形成されたフレキシブル基板２２と、このフレキシブル基板２２の表面に実装される発光素子２３とを備えた発光ダイオード２１において、前記フレキシブル基板２２には、このフレキシブル基板２２を裏面側から表面側に向かって突出させた発光素子２３の台座部２６を設けることによって、この台座部２６の裏面に凹所２８を形成し、この凹所２８内に放熱部材３１を充填させた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パターンが形成された基板と、この基板の表面に実装される発光素子とを備えた発光ダイオードにおいて、
前記基板には、この基板を裏面側から表面側に向かって突出させた発光素子の台座部を設けることによって、この台座部の裏面に凹所を形成し、この凹所内に放熱部材を充填させたことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記基板がフレキシブル基板からなり、プレス成形することによって、前記台座部及び凹所を形成した請求項１記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記台座部に、上面から前記凹所に通じる孔部を設け、この孔部の内部に前記放熱部材を充填した請求項１または２記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記孔部は、前記発光素子の発光領域の真下に設けられる請求項３記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記孔部は、前記発光素子の発光領域に対応する形状の開口部を有して形成される請求項３記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記孔部は、前記発光素子の発光領域内に複数形成される請求項３記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記孔部は、スルーホールまたはサーマルビアである請求項３記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記孔部が、前記台座部の上面に配設される銅箔膜によって被覆される請求項３乃至６のいずれかに記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記放熱部材は、熱伝導率の高い金属や半田、樹脂によって形成される請求項１記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱効果を有する基板を用いて形成された発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の電子機器に搭載される小型の発光ダイオードは、電極パターンが形成された樹脂基板と、この樹脂基板の上に実装される発光素子とで構成されている。このような発光ダイオードは、前記発光素子を樹脂基板上に表面実装するため、樹脂基板の発光素子が実装される表面から外部接続電極が形成されている裏面にかけてスルーホールが設けられている。また、前記スルーホールは、放熱用のサーマルビアとして用いられる場合もある。
【０００３】
図６は、前記スルーホールをサーマルビアとして用いた構造の発光ダイオード１を示したものである（特許文献１）。この発光ダイオード１は、ガラスエポキシ等で形成された平板状の樹脂基板２と、この樹脂基板２の表面に実装される発光素子３と、前記樹脂基板２を貫通するスルーホール４とを備えている。前記樹脂基板２には、一対の電極パターン（アノード電極７ａ、カソード電極７ｂ）が形成され、この電極パターンの上に前記発光素子３がバンプ８ａ，８ｂを介して表面実装される。また、前記アノード電極７ａ、カソード電極７ｂは、前記樹脂基板２の裏面に形成されている外部接続電極９ａ，９ｂにそれぞれ接続されている。前記スルーホール４は、樹脂基板２を表面から裏面に向けて貫通して形成され、上面には前記発光素子３の一方のバンプ８ｂが接合され、下面には放熱パターン５が設けられている。
【０００４】
前記構造の発光ダイオード１にあっては、発光素子３がバンプ８ａ，８ｂを介して前記アノード電極７ａとカソード電極７ｂに半田実装される。また、前記カソード電極７ｂ側に実装されるバンプ８ｂは、スルーホール４の上方に位置しているため、半田接続する際に半田部材６がスルーホール４内にも充填されることになる。その結果、前記スルーホール４内に充填された半田部材６がヒートシンクとしての役割を果たし、発光素子３から発せられる熱をスルーホール４と繋がる放熱パターン５を介して外部に放熱させることができる。
【特許文献１】特開２００２−２８９９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の発光ダイオード１にあっては、薄い平板状の樹脂基板２の内部にスルーホール４が設けられているため、このスルーホール４の容積が小さく、大きな放熱効果を得るための半田部材６を充填することができない。また、前記スルーホール４と繋がる放熱パターン５の形成面積も限られてしまう。このため、全体的に効率のよい放熱効果が得られないといった問題がある。
【０００６】
また、前記スルーホール４の上に位置するバンプ８ｂを半田部材６によって接合する際、前記半田部材６がスルーホール４内に流入するため、バンプ８ｂの接合位置がわずかながらバンプ８ａの接合位置よりも下方に沈み込んでしまう。このため、樹脂基板２に対して発光素子３が傾いた状態となって、発光特性が悪くなるといった問題を有していた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、発光素子の発光特性を低下させることなく、発光素子から発せられる熱を効率よく外部に放熱することができる構造の基板を備えた発光ダイオードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の発光ダイオードは、電極パターンが形成された基板と、この基板の表面に実装される発光素子とを備えた発光ダイオードにおいて、前記基板には、この基板を裏面側から表面側に向かって突出させた発光素子の台座部を設けることによって、この台座部の裏面に凹所を形成し、この凹所内に放熱部材を充填させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る発光ダイオードによれば、発光素子が実装される部分が突出する台座部が基板に設けられ、前記台座部の裏面が放熱部材を充填するための凹所となっているため、この凹所内に充填された放熱部材を介して前記発光素子から発せられる熱を効率よく放熱させることができる。
【００１０】
また、前記台座部の上面から凹所に通じる孔部を設けると共に、放熱部材を前記凹所から孔部の内部まで充填することで、基板の裏面を大きな放熱容量を備えたヒートシンクとして機能させることができる。
【００１１】
また、前記基板にフレキシブル基板を用いているため、凹所の形成が容易であり、実装される発光素子の形状や放熱効果に応じて凹所の形状や大きさを調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る発光ダイオードの実施形態を詳細に説明する。ここで、図１は本発明の発光ダイオードの斜視図、図２は前記発光ダイオードのＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように、本発明の発光ダイオード２１は、電極パターン（アノード電極２５ａ，カソード電極２５ｂ）が形成されたフレキシブル基板（以下、ＦＰＣという）２２と、このＦＰＣ２２上に実装される発光素子２３とを備えて構成されている。
【００１４】
前記ＦＰＣ２２には、その上面中央部に発光素子２３を実装するための台座部２６が形成される。この台座部２６は、前記ＦＰＣ２２の裏面から熱プレス加工することによって、台形円筒状に突出して形成されたもので、上面は前記発光素子２３が表面実装される実装部２７となっており、この実装部２７の裏面側には熱プレス加工によって底上げされた空間（凹所）２８が形成されている。また、前記台座部２６には実装部２７から凹所２８へ通じる孔部（以下、スルーホールという）２４ａ，２４ｂ，２４ｃが設けられている。このスルーホール２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、放熱用のサーマルビアとしての役割を果たすために設けられている。また、ＦＰＣ２２の表面には、前記台座部２６の中央部から左右の両端部に向けてアノード電極２５ａ及びカソード電極２５ｂがそれぞれ形成されている。また、ＦＰＣ２２の裏面には、前記アノード電極２５ａと導通する外部接続電極２９ａ及び前記カソード電極２５ｂと導通する外部接続電極２９ｂが形成されている。なお、前記外部接続電極２９ｂは、前記スルーホール２４ａ，２４ｂ，２４ｃが貫通する台座部２６の裏面を覆うように延長して形成されている。
【００１５】
前記発光素子２３は、前記アノード電極２５ａ及びカソード電極２５ｂに対応した素子電極部を下面に有した四角形状のチップであり、電圧を印加することによって、例えば、青色や赤色等の発光色で発光する。前記素子電極部は、前記台座部２６上にパターニングされたアノード電極２５ａとカソード電極２５ｂにそれぞれ半田実装される。なお、この半田実装は、リフロー処理によって行われる。
【００１６】
前記スルーホール２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、例えば、円筒形状の貫通孔であり、その内周面には金や銅等の導電膜が形成されている。このスルーホール２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、前記発光素子２３の直下に設けられ、上面の開口部が熱伝導率の高い銅箔膜によるアノード電極２５ａとカソード電極２５ｂで覆われる。
【００１７】
前記台座部２６の裏面側の凹所２８は、ヒートシンクを構成するもので、熱伝導率の高い放熱部材３１が充填形成される。この放熱部材３１は半田や金属材料が用いられ、凹所２８全体と前記スルーホール２４ａ，２４ｂ，２４ｃの内部を完全に満たすように充填して形成されるのが望ましい。
【００１８】
前記スルーホール２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、前記発光素子２３が有する有効な発光領域に対応して設けるのが、放熱効果を高める上で望ましい。本実施形態では、前記発光素子２３の有効な発光領域が、図３中の斜線で示される領域Ａとなっている。したがって、図４に示されるように、前記領域Ａの直下に前記スルーホール２４ａ，２４ｂ，２４ｃを形成することで効率のよい放熱効果が得られる。
【００１９】
図５は、前記領域Ａの平面形状に沿って大きく開口したＬ字状のスルーホール４４を形成した例である。このように、スルーホールの数を多くするか、または、スルーホールの形状を大きくすることで、放熱容量もそれに比例して大きくすることができる。なお、前記スルーホール２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，４４の上面には、発光素子２３の実装を容易にするため、前記アノード電極２５ａ及びカソード電極２５ｂを銅箔膜で形成するのが望ましい。
【００２０】
上記図１及び図２に示した発光ダイオード２１によれば、発光素子２３の発光に伴って熱が発生した際、その熱のほとんどが半田を介して直接接しているアノード電極２５ａ及びカソード電極２５ｂにすばやく伝導される。そして、スルーホール２４ａ，２４ｂ，２４ｃ内に充填されている放熱部材３１に伝導され、さらに、容積の大きい凹所２８内の放熱部材３１を介して外部に放熱させることができる。また、この発光ダイオード２１は、ＦＰＣ２２の裏面側をマザーボードに表面実装されるので、前記ＦＰＣ２２の実装と共に、前記凹所２８に充填形成された放熱部材３１も前記マザーボードに接触することになる。このように、前記発光素子２３で発生した熱は、スルーホール２４ａ，２４ｂ，２４ｃから凹所２８へと順次放熱容量の大きな方向へ伝導していくため、熱の伝導をすばやく且つ効率よく行うことができる。また、前記放熱部材３１が充填された凹所２８が前記発光素子２３を中心としたＦＰＣ２２の裏面を広くカバーしているため、ＦＰＣ２２に伝導された熱も効率よく拡散させることができる。
【００２１】
また、前記スルーホール２４ａ，２４ｂ，の上面が銅箔膜によるアノード電極２５ａ及びカソード電極２５ｂで覆われることで、半田部材の沈み込みや漏れ等が発生せず、導通接続を確実に行うことができる。このため、このスルーホール２４ａ，２４ｂ上に実装されていない他の素子電極部との半田の接合量と均等となり、発光素子２３の平衡度を一定に保持することができる。このような発光素子２３の平衡度が保たれることによって、発光素子２３の光学特性を低下させることなく長期に亘って安定した発光を得ることができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、基板に凹所２８の成形が容易なＦＰＣ２２を用いたが、前記凹所２８の成形が可能な絶縁性部材であれば、このようなＦＰＣ２２には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る発光ダイオードの斜視図である。
【図２】上記発光ダイオードのＡ−Ａ断面図である。
【図３】発光素子の発光領域を示す平面図である。
【図４】発光領域に合わせて複数のスルーホールを設けた基板の平面図である。
【図５】発光領域の形状に沿って形成されたスルーホールを有した基板の平面図である。
【図６】従来の発光ダイオードの断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
２１  発光ダイオード
２２  ＦＰＣ（フレキシブル基板）
２３  発光素子
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ  スルーホール
２５ａ  アノード電極
２５ｂ  カソード電極
２６  台座部
２７  実装部
２８  凹所
２９ａ，２９ｂ  外部接続電極
３１  放熱部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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